Ксантомонада
| Ксантомонада | |
|---|---|
 | |
| Xanthomonas translucens, растущие на сахарозно-пептонном агаре, демонстрируют желтый пигмент. | |
Научная классификация  | |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Псевдомонадота |
| Сорт: | Гаммапротеобактерии |
| Заказ: | Ксантомонадалы |
| Семья: | Ксантомонадовые |
| Род: | Ксантомонада Доусон 1939 г. |
| Разновидность | |
X. альбилинейцы | |
Ксантомонада (от греч. xanthos – «желтый»; monas – «сущность») — род бактерий , многие из которых вызывают болезни растений . [1] Существует по крайней мере 27 видов Xanthomonas, связанных с растениями. , которые в совокупности заражают не менее 400 видов растений. Различные виды обычно имеют специфический диапазон хозяев и/или тканей и стратегии колонизации. [1]
Таксономия
[ редактировать ]Род Xanthomonas стал предметом многочисленных таксономических и филогенетических исследований и впервые был описан как Bacterium vesicatorium как возбудитель перца и томата в 1921 году. [2] Доусон [3] позже реклассифицировал бактерию как Xanthomonas Campestris и предложил род Xanthomonas . [4] Xanthomonas впервые была описана как монотипический род , а дальнейшие исследования привели к разделению на две группы: А и В. [5] [6] Более поздние работы с использованием гибридизации ДНК:ДНК послужили основой для общей классификации видов Xanthomonas . [7] [8] Для классификации внутри клад использовались другие инструменты, включая анализ мультилокусных последовательностей и амплифицированный полиморфизм длин фрагментов. [9] [10] Хотя предыдущие исследования проиллюстрировали сложность рода Xanthomonas , недавние исследования, похоже, привели к более четкой картине. Совсем недавно полногеномный анализ нескольких штаммов Xanthomonas в основном подтвердил предыдущие филогении. [11] Виды Xanthomonas . эволюционно связаны с оппортунистическим человеческим патогеном Stenotropomonasmaltophilia , который ранее назывался Xanthomonasmaltophilia . [12] Существует предложение реорганизовать Xanthomonas патотипы бананов и кукурузы/кукурузы в соответствии с самыми последними филогенетическими данными. [13]
Морфология и рост
[ редактировать ]К индивидуальным характеристикам клеток относятся:
- Тип ячейки – прямые стержни.
- Размер – ширина 0,4–1,0 мкм, длина 1,2–3,0 мкм.
- Подвижность - подвижность за счет одного полярного жгутика.
Характеристики роста колонии включают в себя:
- Мукоидные, выпуклые и желтые колонии на среде YDC. [14]
- Желтый пигмент ксантомонадина, содержащий бром.
- Большинство из них производят большое количество внеклеточного полисахарида.
- Диапазон температур – от 4 до 37°С, оптимальный рост 25-30°С. [1]
Результаты биохимических и физиологических тестов:
- Окраска по Граму – отрицательно.
- Облигатные аэробы [1]
- Каталаза-положительная [14]
- Оксидаза отрицательная [14]
ксантомонады Возбудители растений
[ редактировать ]
Виды Xanthomonas могут вызывать бактериальные пятна и поражения листьев, стеблей и плодов самых разных видов растений. [15] Патогенные виды демонстрируют высокую степень специфичности, а некоторые из них разделены на несколько патоваров - обозначение вида, основанное на специфичности хозяина.
Рак цитрусовых , вызываемый Xanthomonas citri subsp. citri — экономически важное заболевание многих видов цитрусовых (лайма, апельсина, лимона, памело и др.). [11]
Бактериальная пятнистость листьев на протяжении многих лет приводила к значительным потерям урожая. Причинами этого заболевания являются Xanthomonas euvesicatoria и Xanthomonas perforans = [ Xanthomonas axonopodis (син. Campestris ) pv. vesicatoria ], Xanthomonas vesicatoria и Xanthomonas gardneri . В некоторых районах, где заражение начинается вскоре после пересадки, в результате этого заболевания может быть потерян весь урожай. [16] Xanthomonas Campestris pv. punicae вызывают бактериальную болезнь граната.
Бактериальный ожог риса, вызываемый Xanthomonas oryzae pv. oryzae — заболевание, встречающееся во всем мире и особенно разрушительное в регионах Азии, где выращивают рис. [17]
Патогенез растений и борьба с болезнями
[ редактировать ]
Основным путем передачи инфекции являются зараженные семена, сорняки, зараженные растительные остатки. Инфекция начинается с эпифитной стадии – т.е. бактерии растут на надземных тканях растения-хозяина (листья, плоды и т. д.), за которой следует эндофитная стадия, когда бактерии проникают и колонизируют ткани хозяина через раны или естественные отверстия. Когда популяция бактерий увеличивается, она снова выходит на поверхность и передается в основном ветром, дождем или через семена или сельскохозяйственную технику, тогда как животные и насекомые-переносчики, по-видимому, играют незначительную роль. [1]
Xanthomonas использует поверхностные полисахариды, белки адгезии и пили IV типа для прикрепления к поверхности и может образовывать биопленки, способные выдерживать абиотические стрессы (УФ, засуха и т. д.). Ксантомонады производят ксантомонадины — желтые пигменты, защищающие от радиации, вызванной естественным светом. Устойчивость к УФ-излучению в основном обеспечивается генами, связанными с окислительным стрессом и восстановлением ДНК. Реакция на свет важна для патогенности этих бактерий и регулирует прикрепление к поверхности и образование биопленки. [1]
Xanthomonas обладают почти всеми известными системами секреции (типы I–VI), которые играют различную роль в жизненном цикле и цикле заболевания, при этом система секреции типа III ( T3SS ) является ключевым фактором патогенности. [12] Обычно Xanthomonas T3SS вводит коктейль из 20-30 эффекторных белков, которые мешают иммунной системе растений и различным клеточным процессам хозяина. Многие из эффекторов предположительно являются избыточными, поскольку отдельные делеции эффекторных генов не ухудшают вирулентность, однако мутации в аппарате ССТТ имеют сильный эффект. Секреция эффекторов координируется с экспрессией других факторов вирулентности через общие регуляторные сети. [12] Было предложено, чтобы эффекторный репертуар был определяющим фактором специфичности хозяина. [18] Ксантомонады активно убивают другие бактерии, используя систему секреции типа IV, и защищаются от амеб, используя систему секреции типа VI. [19] [20] [1]
Для предотвращения инфекций ключевым моментом является ограничение проникновения бактерий. Доступны некоторые устойчивые сорта определенных видов растений, поскольку это может быть наиболее экономичным способом борьбы с этим заболеванием. Для химического контроля лучше всего применять профилактические меры, позволяющие снизить вероятность развития бактерий. Медьсодержащие продукты обеспечивают некоторую защиту наряду с антибиотиками полевого класса, такими как окситетрациклин , который предназначен для использования на некоторых продовольственных культурах в Соединенных Штатах. Лечебное применение химических пестицидов может замедлить или уменьшить распространение бактерии, но не вылечит уже больные растения. [21] При попытке борьбы с бактериальными заболеваниями важно сверяться с этикетками химических пестицидов, поскольку разные виды Xanthomonas могут по-разному реагировать на эти применения. Чрезмерное использование химических методов борьбы также может привести к выбору устойчивых изолятов, поэтому такие применения следует рассматривать в качестве крайней меры.
Также рассматривается потенциальное использование бактериофагов, однако основными ограничивающими факторами являются их чувствительность к условиям окружающей среды, в частности к УФ-излучению. Полезные для растений микроорганизмы или аттенуированные штаммы Xanthomonas тестируются в качестве средства биоконтроля, поскольку они могут конкурировать, занимая одну и ту же нишу, и даже уничтожать патогенный штамм. создание видов растений, устойчивых к Xanthomonas . Еще одной потенциальной стратегией является [1]
Промышленное использование
[ редактировать ]Виды Xanthomonas производят съедобный полисахарид, называемый ксантановой камедью , который имеет широкий спектр промышленного применения, включая продукты питания, нефтепродукты и косметику. Ксантан также играет роль в цикле заболевания Xanthomonas . [1] В частности, ксантановая камедь является одним из основных компонентов матрикса биопленок. Биопленки помогают этим бактериям выдерживать абиотический стресс на поверхности листьев. Гены биосинтеза ксантановой камеди включают оперон камеди ( GumB-gymM ), кодирующий 12 ферментов. [1] Производство ксантана Xanthomonas spp . которые процветают в сосудистых системах растений, могут блокировать поток воды в растении и, как следствие, вызывать увядание. [12]
Ксантомонады Ресурсы
[ редактировать ]Изоляты большинства видов Xanthomonas доступны в Национальной коллекции фитопатогенных бактерий Великобритании и других международных коллекциях культур, таких как ICMP в Новой Зеландии, CFBP во Франции и ВКМ в России. Его также можно вывезти из MTCC India.
Множественные геномы Xanthomonas были секвенированы, а дополнительные наборы данных/инструменты доступны на Xanthomonas. ресурсе [22] и в PhytoBacExplorer. [23]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л Ан С.К., Потнис Н., Доу М., Форхолтер Ф.Дж., Он Ю.К., Беккер А. и др. (октябрь 2019 г.). «Механистическое понимание адаптации хозяина, вирулентности и эпидемиологии фитопатогена Xanthomonas» . Обзоры микробиологии FEMS . 44 (1): 1–32. дои : 10.1093/femsre/fuz024 . ПМК 8042644 . ПМИД 31578554 .
- ^ Дойдж Э.М. (1921). «Томатный рак» . Анналы прикладной биологии . 7 (4): 407–30. дои : 10.1111/j.1744-7348.1921.tb05528.x .
- ^ Доусон В.Дж. (1939). «О систематическом положении и родовых названиях грамотрицательных бактерий-возбудителей растений». Центральный журнал бактериологии, паразитологии, инфекционных заболеваний и гигиены : 177–193.
- ^ Янг Дж. М., Дай Д. В., Брэдбери Дж. Ф., Панагопулос К. Г., Роббс К. Ф. (1978). «Предлагаемая номенклатура и классификация фитопатогенных бактерий» . Новозеландский журнал сельскохозяйственных исследований . 21 (1): 153–177. Бибкод : 1978NZJAR..21..153Y . дои : 10.1080/00288233.1978.10427397 . ISSN 0028-8233 .
- ^ Столл Р.Э., Болье С., Эгель Д.С. (1994). включены две генетически разнообразные группы штаммов «В Xanthomonas Campestris pv. vesicatoria » . Int J Syst Bacteriol . 44 : 47–53. дои : 10.1099/00207713-44-1-47 .
- ^ Вотерен Л., Свингс Дж., Керстерс К., Гиллис М., Мью Т.В., Шрот М.Н. и др. (1990). «На пути к улучшению систематики Xanthomonas» . Int J Syst Bacteriol . 40 (3): 312–316. дои : 10.1099/00207713-40-3-312 .
- ^ Радемейкер Дж.Л., Лоус Ф.Дж., Шульц М.Х., Россбах Ю., Вотерен Л., Свингс Дж., де Брюйн Ф.Дж. (сентябрь 2005 г.). «Комплексный вид для уточнения таксономической основы ксантомонады». Фитопатология . 95 (9): 1098–111. дои : 10.1094/phyto-95-1098 . ПМИД 18943308 .
- ^ Вотерен Л., Хост Б., Керстерс К., Свингс Дж. (1995). «Реклассификация ксантомонады» . Int J Syst Evol Microbiol . 45 (3): 472–489. дои : 10.1099/00207713-45-3-472 .
- ^ Ах-Ю Н., Ганневен Л., Гримон П.А., Брисс С., Несме Икс, Чиролеу Ф. и др. (февраль 2009 г.). «Полифазная характеристика ксантомонад, патогенных для представителей Anacardiaceae, и их родство с видами Xanthomonas» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 59 (Часть 2): 306–18. дои : 10.1099/ijs.0.65453-0 . ПМИД 19196770 .
- ^ Янг Дж. М., Уилки Дж. П., Парк Д. С., Уотсон Д. Р. (2010). «Новозеландские штаммы фитопатогенных бактерий, классифицированные с помощью анализа мультилокусных последовательностей; предложение Xanthomonas Dyei sp. nov» . Растительный патол . 59 (2): 270–281. дои : 10.1111/j.1365-3059.2009.02210.x .
- ^ Jump up to: а б Родригес-Р.Л.М., Грахалес А., Арриета-Ортис М.Л., Салазар С., Рестрепо С., Берналь А. (март 2012 г.). «Геномная филогения рода Xanthomonas» . БМК Микробиология . 12:43 . дои : 10.1186/1471-2180-12-43 . ПМЦ 3359215 . ПМИД 22443110 .
- ^ Jump up to: а б с д Бюттнер Д., Бонас У. (март 2010 г.). «Регуляция и секреция факторов вирулентности Xanthomonas» . Обзоры микробиологии FEMS . 34 (2): 107–33. дои : 10.1111/j.1574-6976.2009.00192.x . ПМИД 19925633 .
- ^ Стадхолм, Дэвид Дж.; Уикер, Эммануэль; Абраре, Садик Муземил; Аспин, Эндрю; Богданов, Адам; Бродерс, Кирк; Дубров, Зоя; Грант, Мюррей; Джонс, Джеффри Б.; Карамура, Джорджина; Лэнг, Джиллиан; Лич, Ян; Махуку, Джордж; Накато, Глория Валентайн; Коутиньо, Тереза; Смит, Джулиан; Булл, Кэроли Т. (2020). «Перенос Xanthomonas Campestris pv. arecae и X. Campestris pv. musacearum в X. vesicola Vauterin) как vesicola pv. arecae comb X. « ( . nov. и описание X. vesicola. pv vasculorum pv ». Фитопатология . 110 (6). Американское фитопатологическое общество : 1153–1160. doi : 10.1094/phyto-03-19-0098-и . hdl : 10871/40555 . ISSN 0031-949X . ПМИД 31922946 .
- ^ Jump up to: а б с Шаад Н.В., Джонс Дж.Б., Чун В. (2001). «Лабораторное руководство по идентификации фитопатогенных бактерий, 3-е изд.»: 175–199.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Бох Дж., Бонас У (сентябрь 2010 г.). «Эффекторы семейства Xanthomonas AvrBs3 типа III: открытие и функция». Ежегодный обзор фитопатологии . 48 : 419–36. doi : 10.1146/annurev-phyto-080508-081936 . ПМИД 19400638 .
- ^ Ричи Д.Ф. (2000). «Бактериальная пятнистость перца и томата». Инструктор по здоровью растений . doi : 10.1094/PHI-I-2000-1027-01 .
- ^ Мью Т.В., Альварес А.М., Лич Дж.Э., Свингс Дж. (1993). «В центре внимания бактериальная болезнь риса». Болезни растений . 77 : 5–13. дои : 10.1094/pd-77-0005 .
- ^ Хаджри А., Брин С., Юно Г., Лардо Ф., Лемэр С., Мансо С. и др. (август 2009 г.). Ян Ч. (ред.). «Гипотеза «репертуара за репертуаром»: репертуары эффекторов третьего типа являются кандидатами на детерминанты специфичности хозяина у Xanthomonas» . ПЛОС ОДИН . 4 (8): е6632. Бибкод : 2009PLoSO...4.6632H . дои : 10.1371/journal.pone.0006632 . ПМК 2722093 . ПМИД 19680562 .
- ^ Соуза Д.П., Ока Г.У., Альварес-Мартинес К.Э., Биссон-Фильо А.В., Дунгер Г., Хобейка Л. и др. (март 2015 г.). «Уничтожение бактерий через систему секреции типа IV» . Природные коммуникации . 6 (1): 6453. Бибкод : 2015NatCo...6.6453S . дои : 10.1038/ncomms7453 . ПМИД 25743609 .
- ^ Байер-Сантос Э., Лима Л.Д., Чесети Л.М., Ратагами С.Ю., де Сантана Э.С., да Силва А.М. и др. (апрель 2018 г.). «Xanthomonas citri T6SS опосредует устойчивость к хищничеству Dictyostelium и регулируется σ-фактором ECF и родственной киназой Ser/Thr». Экологическая микробиология . 20 (4): 1562–1575. Бибкод : 2018EnvMi..20.1562B . дои : 10.1111/1462-2920.14085 . ПМИД 29488354 . S2CID 3579518 .
- ^ Эллис С.Д., Бём М.Дж., Коплин Д. (2008). «Бактериальные болезни растений». Информационный бюллетень об Университете штата Огайо .
- ^ Кебник Р. (7 августа 2012 г.), Ресурс Xanthomonas
- ^ «ФитоБакЭксплорер» . phytobacexplorer.warwick.ac.uk . Проверено 20 октября 2023 г.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
